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【Tutorial】如何用Intel SE C1000開發整合大型顯示裝置

作者:曹建國

本文是接續先前兩篇Quark SE C1000的文章,即如何用ISSM開發Intel SE C1000Quark SE C1000之GPIO腳位設定技巧的開發環境及介面擴充介紹後,在這基礎下來進行一個專案的開發:使用Quark SE C1000開發板的串列通訊埠連接Lumex產品:EZDISPLAY,並顯示出我們想要展現的資料。

須用到的Quark SE C1000腳位

首先,我們將上一篇中介紹到的腳位圖再拿出來說明這次要用到的部分,如下圖所示,可以看到Quark SE C1000開發板正面,在開發版兩端各有雙排的2.54 的公頭腳位,下圖右邊紅框是J14的腳位,下圖左邊紅框是J15的腳位。

Quark SE C1000開發板腳位示意圖:標示腳一(圖/曹建國)

由上圖的Quark SE C1000開發板腳位中,我們可以看到這些腳位有一些是被拉出來,開發成Arduino UNO開發版的相容腳位。在Intel官網中所提供的使用者指引文件所示的Arduino UNO開發板相容腳位對照表,這些腳位也是從Quark SE C1000開發板腳位拉出來的腳位,轉化成Arduino UNO開發版的腳位格式。

將對照表轉化成下圖所示之Arduino UNO開發版,我們可以看到第一組UART腳位, 相當於之Arduino UNO開發版的第一組串列埠,也是D0、D1的腳位(如下圖所示之橙點與黃點),腳位如下列示:

  • D0(橙點):為第一組串列埠(UART)的接收腳位(RX :Reception)
  • D1(黃點):為第一組串列埠(UART)的傳輸腳位(TX : Transmission)
  • GND(白點):為共地腳位(Ground)

第一組UART腳位圖

Lumex顯示裝置連接Quark SE C1000開發板

將Quark SE C1000開發板連接到Lumex Inc. EZDISPLAY(型號:LDM-768-1LT-X4)顯示裝置,如下圖所示,我們先看到EZDISPLAY顯示裝置的控制器:

LDM-768-1LT-X控制器

如上圖所示,我們可以列舉控制線作用如下:

  • 紅線:LDM-768-1LT-X控制器 +5V 電源輸入
  • 黑線:LDM-768-1LT-X控制器 GND 電源輸入
  • 黃線:LDM-768-1LT-X控制器 串列埠之輸出端(TX)
  • 紅線:LDM-768-1LT-X控制器 串列埠之接收端(RX)

我們可以看到第一組UART腳位, 相當於之Arduino UNO開發版的第一組串列埠,也是D0、D1的腳位(如下圖所示之橙點與黃點),腳位如下列示:

  • D0(橙點):為第一組串列埠(UART)的接收腳位(RX:Reception)
  • D1(黃點):為第一組串列埠(UART)的傳輸腳位(TX : Transmission)
  • GND(白點):為共地腳位(Ground)

第一組UART腳位圖

所以我們將Intel Quark SE C1000開發板與LDM-768-1LT-X控制器連接組立電路後,可得到下圖所示之電路組立圖。

電路組立

最後,如下圖所示,我們可以看到最後成品之電路組立。

實際組立之電路

以UART範例解釋腳位的應用

如何開啟ISSM的範例程式,下圖紅框所示,我們開啟UART範例程式(Universal_Asynchronous_Receiver_Transmitter__UART_)。

開啟Uart範例程式

從下圖紅框處所示,我們可以看到許多的程式,那都是UART範例程式。

已開啟UART範例專案

簡化UART範例講解

由於範例程式:Universal_Asynchronous_Receiver_Transmitter__UART_,實在太過於複雜,因此簡化成Lora_tx的專案,大家可以從Github網站中,下載Lora_tx 的檔案 Import到專案工作區。

下表是UART簡化範例程式,雖然已經簡化到152行,大家可能還是難以閱讀,所以接下來我會一步步的解釋:

UART簡化範例程式(Lora_tx\ main.c)
/*

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* modification, are permitted provided that the following conditions are met:

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*    this list of conditions and the following disclaimer in the documentation

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* INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN

* CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)

* ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE

* POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.

*/

 

/*

* Author :BruceTsao Modified from  Sertek 盧育德 Senior Manager

*Uart Sample for TX

*

 

*/

 

#include “qm_pinmux.h”

#include “clk.h”

#include “qm_common.h”

#include “qm_gpio.h”

#include “qm_pin_functions.h”

 

#include “qm_uart.h”

 

#define DELAY 250000UL /* 0.25 seconds. */

/* Define aon3 for UART mux pin*/

#define AON3 3

/* Wait time (us). */

#define WAIT_1MSEC (1000)

 

 

 

static void pin_mux_setup()

{

// Mux out STDOUT_UART TX/RX pins and enable input for RX.

 

qm_pmux_select(QM_PIN_ID_17, QM_PIN_17_FN_UART1_RXD);

qm_pmux_select(QM_PIN_ID_16, QM_PIN_16_FN_UART1_TXD);

qm_pmux_input_en(QM_PIN_ID_17, true);

 

}

 

 

 

int uint2str(unsigned int  no, uint8_t *p)

{

int ret = 0 ;

//      int tmp  = 0 ;

if (no <10)

{

*p = 0x30 + no ;

ret = 1 ;

}

else if (no <100)

{

 

*(p+1) = 0x30 + (no % 10) ;

*p = 0x30 + (int)(no/10) ;

ret = 2 ;

 

}else if (no <1000)

{

*(p+2) = 0x30 + (no % 10) ;

*(p+1) = 0x30 + (int)((no/100) / 10) ;

*p = 0x30 + (int)(no/100) ;

ret = 3 ;

 

}else if (no <10000)

{

*(p+3) = 0x30 + (no % 10) ;

*(p+2) = 0x30 + (int)((no % 100) %10) ;

*(p+1) = 0x30 + (int)((no % 100) / 10) ;

*p = 0x30 + (int)(no/1000) ;

ret = 4 ;

 

}

return ret ;

}

 

 

int main(void)

{

int strlen = 0;

 

 

qm_uart_config_t uart1_cfg ;

qm_gpio_port_config_t aon_cfg;

 

 

 

pin_mux_setup();

 

uart1_cfg.baud_divisor = QM_UART_CFG_BAUD_DL_PACK(0, 17, 6);

uart1_cfg.line_control = QM_UART_LC_8N1;

uart1_cfg.hw_fc = false;

 

aon_cfg.direction = BIT(AON3);              /* Set AON3 pins as output. */

 

qm_gpio_set_config(QM_AON_GPIO_0, &aon_cfg);

qm_uart_set_config(QM_UART_1, &uart1_cfg);

 

uint8_t uart1_message[] = “PM2.5:”;

uint8_t uart1_message1[20] ;

 

 

while(1){

 

clk_sys_udelay(WAIT_1MSEC);

 

for (int i = 50 ; i <120; i++)

{

strlen = uint2str(i, &uart1_message1[0]) ;

qm_uart_write_buffer(QM_UART_1, uart1_message, sizeof(uart1_message));

qm_uart_write_buffer(QM_UART_1, uart1_message1, strlen) ;

clk_sys_udelay(DELAY*5);

}

 

 

}

 

return 0;

}

 

 

 

Include講解

下圖的程式碼是整個系統必要的含括檔(include files)。

Lora_tx include程式

由於我們需要用到ARD_D0與ARD_D1,這是屬於AP_GPIO_SS9_ADC17_UART1_RXD與AP_GPIO_SS8_ADC16_UART1_TXD(參考下表之SC1000腳位對照表),UART1_TX與UART1_RX使用到QM_PIN的功能,所以必須要包含下列三個含括檔:

  • #include “qm_pinmux.h”
  • #include “qm_pin_functions.h”
  • #include “qm_common.h”

由於它仍是GPIO的GPIO_SS[8]與GPIO_SS[9] ,所以必須要包含下列一個含括檔:

  • #include “qm_gpio.h”

因此我們在GPIO的運用上,必須要使用這些含括檔。

SC1000腳位對照表(簡表)

使用 UART的資源,同時也關係到UART的QM Function的控制,所以在UART1_TX與UART1_RX使用到Function的控制,必須要包含: #include “qm_uart.h”

在時間延遲顯示上的需要,會用到系統時間控制,在最後必須要包含: #include “clk.h”

所以當我們操作時,需要配合GPIO、通訊埠控制與時間延遲等運用上,必須加入上述這些含括檔。

Define宣告講解

Define宣告程式

在設定時間延遲上,我們會先定義時間的單位。Intel Quark SE C1000開發板的運行是μs := micro second,一秒鐘為一百萬μs,所以0.25秒為250000UL,由下列變數來定義時間的單位:#define DELAY 250000UL

Intel Quark SE C1000開發板的UART 1與Intel System Studio for Microcontroller:ISSM 軟體的Debug Port共用(參考下圖所示),所以如果沒有將FTDI與UART 多工器切換,所有串列埠的訊號,只會傳到Debug Port,而Intel Quark SE C1000開發板的UART 1腳位,卻完全沒有訊號。

FTDI與UART 多工器線路圖

基於上述原因,所以需要做下列的變數定義: #define AON33

有時候雖然軟體會進行多工器設定,但常常會看到FTDI與UART 多工器切換其實有時候不太靈光。因此,我們為了確定可以將Intel Quark SE C1000開發板的UART 1腳位完全作用,我們透過硬體方式將AO3腳位接到地線(如下圖)。

AO3腳位接地圖

時間延遲函數需要,所以我們要先定義延遲時間的內容,將變數定義為:#define WAIT_1MSEC (1000)

為了通訊埠控制與時間延遲等運用,是必須使用define定義這些變數。

函式內容講解(pin_mux_setup)

我在上面提到,我們需要用到QM Function。這些QM Function需要用到GPIO腳位,在GPIO使用時必須要對腳位進行輸入、輸出等宣告,如下表所示,宣告與產生的pin_mux_setup()函式來進行上述的用途。

pin_mux_setup函式

函式內容講解(uint2str)

這次的專案主要是要把PM2.5感測器的感測數值,顯示在EZDISPLAY大型顯示裝置上,但顯示裝置只接收文字字串,所以宣告一個數字的轉字串需要自訂函數:uint2str()函數來達到這個功能。

uint2str函式

Main主程式講解

下表為main主程式的內容,我們會一一分功能區段,介紹如下:

main主程式

Main主程式:變數宣告

當PM2.5感測器得到的數值資料,轉成文字字串時,其數值顯示的長度為何,我們使用:int strlen = 0;

針對QM UART功能進行通訊時所需要的速率、開始位元、結束位元與7 bits / 8 bits等設定,對物件變數為:qm_uart_config_t uart1_cfg ;

UART與Debug Port多工器切換中其多工器變數AON3,宣告物件變數:qm_gpio_port_config_t aon_cfg;

Main主程式:Setup區

由於GPIO的設定,之前我們已經介紹pin_mux_setup(); 函式,必須在使用GPIO腳位之前,執行pin_mux_setup(); 函式內容,所以我們有下列敘述:pin_mux_setup();

Main主程式:通訊設定

在通訊設定上,有三個步驟

第一步,我們需要設定UART通訊速率,由於Lumex Inc. EZDISPLAY顯示裝置的傳輸速率為115200 bps,所以我們必須將UART的通訊速率設為115200 bps,以達到同步,我們有下列敘述:uart1_cfg.baud_divisor = QM_UART_CFG_BAUD_DL_PACK(0, 17, 6);

再來,我們需要設定UART 通訊方式與格式,主樣把通訊格式設為8N1,就是使用8位元傳送,不送Parity bit,停止位元為 bit 1,所以下列敘述為:uart1_cfg.line_control = QM_UART_LC_8N1;

最後,我們需要設定UART 是否使用硬體流量控制(flow control及hardware flow control),由於我們並沒有使用CTS與RTS,所以我們將硬體流量控制關閉,將下列敘述設定為:uart1_cfg.hw_fc = false;

上面介紹了QM UART功能所訂的物件變數:qm_uart_config_t uart1_cfg ,經過上述一連串的設定內容之後,我們需要將這些設定寫入周邊。使用qm_uart_set_config()函數寫入時,我們有下列敘述:qm_uart_set_config(QM_UART_1, &uart1_cfg);

Main主程式:多工器設定

UART與Debug Port多工器切換,我們需要告知多工器為只有使用UART輸入,所以我們有下列敘述:aon_cfg.direction = BIT(AON3);

上面介紹了UART與Debug Port多工器切換的必要,將這些設定寫入周邊,我們使用qm_gpio_set_config()函數寫入時,需要有下列敘述:qm_gpio_set_config(QM_AON_GPIO_0, &aon_cfg);

Main主程式:顯示內容變數

接下來,將資訊送往Lumex Inc. EZDISPLAY顯示裝置時,由於資訊前方仍需資訊顯示欄位說明,所以我們需要資訊顯示欄位說明變數與資訊內容變數,將設定為:

uint8_t uart1_message[] = “PM2.5:”;

uint8_t uart1_message1[20] ;

其uart1_message[]為資訊顯示欄位說明變數,而uart1_message1[20]為資訊內容變數。

Main主程式:loop()區段

一般熟悉Arduino 開發版開發系統的讀者,都會了解Arduino 開發版固定有一個loop()迴圈的程式區段,這段是固定的區域,而且在Arduino 開發時,固定有一塊loop()迴圈的程式區段,這段程式區段是必須且一定存在的,然而在Intel Quark SE C1000開發板,是遵循一般c語言開發方式,所以並沒有像Arduino 開發時,固定有一塊loop()迴圈的程式區段,所以我們用永久迴圈來達到這個效果。如下表所示,我們可以看到我們用while(1){……}的方式來達到類似loop()迴圈的程式區段。

loop程式區塊

因為顯示內容不一定跟上感測器偵測速率等因素,所以必須要用延遲等待的函數如delay()(Arduino 指令)。使用我們之前系統的函數clk_sys_udelay()來達到時間延遲的效果,敘述為:clk_sys_udelay(WAIT_1MSEC);  其WAIT_1MSEC為一百萬的us,所以延遲一秒鐘。

Main主程式:模擬感測器不同資料輸出

此篇只介紹顯示的電路與程式內容,所以暫且沒有動態資訊的輸入,但是如果只有重複數據顯示,可能會造成我們無法辨識是否正常輸出或當機等問題,所以如下表所示,我們用一個for迴圈來達到模擬感測器不同資料輸出所以我們有下列敘述:

模擬感測器不同資料輸出之程式區塊

我們只會取得數值,而數值的型態無法傳送到Lumex Inc. EZDISPLAY顯示裝置,必須將數值進行字串的轉換函式,使用uint2str()將數值轉換成字串:strlen = uint2str(i, &uart1_message1[0]) ;  在正式將轉換數值為字串之後,我們使用strlen取得與紀錄字串長度。

Main主程式:顯示感測資料說明欄位

當一切資料就緒後,我們使用qm_uart_write_buffer()將顯示內容輸出到UART的通訊埠:qm_uart_write_buffer(QM_UART_1, uart1_message, sizeof(uart1_message)); 

我們先行顯示uart1_message1的內容,就是『PM2.5:』的內容。

Main主程式:顯示模擬感測資料

接下來,一切資料就緒後,我們使用qm_uart_write_buffer()將顯示內容輸出到UART的通訊埠:qm_uart_write_buffer(QM_UART_1, uart1_message1, strlen) ;

我們先前顯示uart1_message1的內容,就是使用了for迴圈產生的『模擬感測資料』的內容。

Lumex Inc. EZDISPLAY顯示裝置接收資料與顯式的特性,如果小於100ms,Lumex Inc. EZDISPLAY顯示裝置會將資料一起顯示,而不會清掉螢幕,所以我們必須要做時間延遲,我們使用clk_sys_udelay()來進行時間延遲,所以我們宣告下列變數:clk_sys_udelay(DELAY*5);  

先前提過DELAY為0.25秒,DELAY*5為1.25秒,所以我們約1.25秒顯示感測資料。

燒錄測試

我們點選下圖紅框處,選Lora_tx(Flash to Board),進行燒錄程式到Intel Quark SE C1000開發板的燒錄功能是否正確。

燒錄程式到開發板

如下圖紅框區所示,如果綠色的圖示有出現,代表Intel Quark SE C1000開發板正確連接,且可開始燒錄。

燒錄程式到開發板進行中

如下圖所示,如果沒有任何錯誤的訊息出現,則代表我們已經完成燒錄程式到開發板的作業。

執行內容

結語

本篇主要是介紹Intel Quark SE C1000開發板如何使用Quark SE C1000開發板的串列通訊埠連接Lumex產品:EZDISPLAY,並顯示出我們想要展現的資料,接下來這專案準備延伸與空氣盒子連結,進而可以顯示空氣污染的即時資訊。

(責任編輯:葉于甄)


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曹建國

目前為自由作家,已有二十多年的開發資訊系統經驗,專長為於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、Arduino/Ameba/LinkIt ONE等開發版開發與應用、嵌入式系統開發,同時也喜歡商品攝影及人像攝影,並持續發表作品及相關專業著作。

原始碼網址:https://github.com/brucetsao/

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